الجدول الدوري

عندما اكتشف الكيميائيون الأوائل المزيد من العناصر، أدركوا أنه يمكن تجميع العناصر المختلفة حسب السلوكيات الكيميائية المتشابهة. تتضمن إحدى هذه المجموعات الليثيوم (Li)، والصوديوم (Na)، والبوتاسيوم (K). كل هذه العناصر لامعة، وناقلة للحرارة والكهرباء بشكل جيد، ولها خصائص كيميائية متشابهة. المجموعة الثانية تشمل الكالسيوم (Ca)، والسترونشيوم (Sr)، والباريوم (Ba)، وهي أيضًا لامعة، وناقلة جيدة للحرارة والكهرباء ،ولها خصائص كيميائية مشتركة. ومع ذلك، فإن الخصائص المحددة لهاتين المجموعتين تختلف بشكل ملحوظ عن بعضها البعض. على سبيل المثال، يعتبر Li و Na و K أكثر تفاعلًا من Ca و Sr و Ba. بالإضافة إلى ذلك، تتّحد عناصر Li و Na و K مع الأكسجين بنسبة اثنتين من ذراتها إلى ذرة أكسجين واحدة، بينما تتّحد كل ذرّة من عناصر Ca و Sr و Ba مع ذرة أكسجين واحدة. يُظهر الفلور (F)، والكلور (Cl)، والبروم (Br)، واليود (I) أيضًا خصائص متشابهة مع بعضها البعض ، ولكن هذه الخصائص تختلف اختلافًا جذريًا عن خصائص أي من العناصر المذكورة أعلاه.

اكتشف كل من ديميتري مندلييف في روسيا (1869) ولوثار ماير في ألمانيا (1870) بشكل مستقل العلاقة الدورية بين خصائص العناصر المعروفة في ذلك الوقت. كلاهما قاما بنشر جداول للعناصر بحيث كانت مرتبة حسب الكتلة الذرية المتزايدة. ومع ذلك، فقد ذهب مندلييف خطوة أبعد من ماير. استخدم جدوله الدوري للتنبؤ بوجود عناصر لها خصائص مشابهة للألمنيوم والسيليكون ولكنها لم تكن معروفة بعد. قدمت اكتشافات الغاليوم (1875) والجرمانيوم (1886) دعمًا كبيرًا لعمل مندلييف’s. على الرغم من وجود نزاع طويل بين مندلييف’s وماير حول الأولوية ، إلا أن مساهمات مندلييف في تطوير الجدول الدوري أصبحت الآن معروفة على نطاق واسع.

بحلول القرن العشرين، أصبح من الواضح أن العلاقة الدورية تتضمن أعدادًا ذرية وليست كتلًا ذرية. التعبير الحديث عن هذه العلاقة، القانون الدوري، ينص على ما يلي: إن ال خصائص للعناصر هي وظائف دورية لأعدادها الذرية. يرتّب الجدول الدوري الحديث العناصر بترتيب متزايد لأعدادها الذرية، ويجمع الذرات ذات الخصائص المتشابهة في نفس العمود الرأسي. يمثل كل مربع عنصرًا ويحتوي على العدد الذري والرمز ومتوسط الكتلة الذرية والاسم (أحيانًا).  

يتم ترتيب العناصر في سبعة صفوف أفقية، تسمى فترات أو سلسلة، و 18 عمودًا رأسيًا تسمى المجموعات. يتم تصنيف المجموعات في أعلى كل عمود. لكي يتم احتواء الجدول في صفحة واحدة، تتم عادةً كتابة أجزاء من صفين، بإجمالي 14 عمودًا، أسفل النص الأساسي للجدول.

تختلف العديد من العناصر اختلافًا كبيرًا في خواصها الكيميائية والفيزيائية، ولكن تتشابه بعض العناصر في سلوكها. على سبيل المثال، تظهر العديد من العناصر الامعة، أنها قابلة للطرق وليّنة، وتوصل الحرارة والكهرباء بشكل جيد. عناصرٌ أخرى تظهر أنها ليست لامعة وغير قابلة للطرق وليست ليّنة وهي موصلة بشكل رديء للحرارة والكهرباء. يمكن تصنيف العناصر إلى فئات كبيرة ذات خصائص مشتركة: المعادن (عناصر لامعة، قابلة للطرق، موصلات جيدة للحرارة والكهرباء — مظللة باللون الأصفر) ؛ اللامعادن (العناصر التي تبدو باهتة، موصلات رديئة للحرارة والكهرباء — مظللة باللون الأحمر) ؛ وأشباه المعادن (العناصر التي توصل الحرارة والكهرباء بشكل جيد إلى حد ما ، ولديها بعض خصائص المعادن وبعض خصائص اللامعادن — مظللة باللون الأرجواني المظلل).

يمكن أيضًا تصنيف العناصر إلى عناصر المجموعة الرئيسية (أو العناصر التمثيلية) في الأعمدة المسمى 1، 2، 13، و – 18 ؛ المعادن الانتقالية في الأعمدة المسمى 3–12 ؛ والمعادن الانتقالية الداخلية في الصفين أسفل الجدول. عناصر الصف العلوي في أسفل الجدول هي اللانثانيدات ، وعناصر الصف السفلي عبارة عن أكتينيدات. يمكن تقسيم العناصر بشكل فرعي بخصائص أكثر تحديدًا ، مثل تكوين المركبات التي تشكلها. على سبيل المثال ، تشكل العناصر في المجموعة 1 (العمود الأول) مركبات تتكون من ذرة واحدة من العنصر وذرة واحدة من الهيدروجين. تُعرف هذه العناصر (باستثناء الهيدروجين) بالمعادن القلوية ، وجميعها لها خصائص كيميائية متشابهة. تشكل العناصر في المجموعة 2 (العمود الثاني) مركبات تتكون من ذرة واحدة من العنصر وذرتين من الهيدروجين: تسمى هذه المعادن القلوية الترابية ، ولها خصائص مماثلة بين أعضاء تلك المجموعة.  

المجموعات الأخرى ذات الأسماء المحددة هي pnictogens (المجموعة 15) ، والكالكوجينات (المجموعة 16) ، والهالوجينات (المجموعة 17) ، والغازات النبيلة (المجموعة 18 ، والمعروفة أيضًا باسم الغازات الخاملة). يمكن أيضًا الإشارة إلى المجموعات بواسطة العنصر الأول من المجموعة: على سبيل المثال ، يمكن تسمية الكالكوجينات بمجموعة الأكسجين أو عائلة الأكسجين. الهيدروجين عنصر فريد غير فلزي له خصائص مشابهة لعناصر المجموعة 1 والمجموعة 17. لهذا السبب ، قد يظهر الهيدروجين في الجزء العلوي من كلتا المجموعتين ، أو في حد ذاته.

العنصر 43 (التكنيشيوم) والعنصر 61 (البروميثيوم) ومعظم العناصر ذات العدد الذري 84 (البولونيوم) وأعلى لها كتلتها الذرية بين أقواس مربعة. يتم ذلك للعناصر التي تتكون بالكامل من نظائر مشعة غير مستقرة (النشاط الإشعاعي مغطى بمزيد من التفاصيل في فصل الكيمياء النووية). لا يمكن تحديد متوسط الوزن الذري لهذه العناصر لأن نظائرها المشعة قد تختلف اختلافًا كبيرًا في الوفرة النسبية ، اعتمادًا على المصدر ، أو قد لا توجد حتى في الطبيعة. الرقم الموجود بين قوسين مربعين هو رقم الكتلة الذرية ، وهو كتلة ذرية تقريبية للنظير الأكثر استقرارًا لهذا العنصر.

نص مقتبس من Openstax، الكيمياء 2 هـ ، القسم 2.5: الجدول الدوري .